基于AHP法的断层破碎带各级影响区域的确定——以广州市断层破碎带对工程建设的影响分析为例

钟珍瑜，李伍平

（广州大学 土木工程学院，广东 广州 510006）

基于AHP法的断层破碎带各级影响区域的确定
——以广州市断层破碎带对工程建设的影响分析为例

钟珍瑜，李伍平

（广州大学 土木工程学院，广东 广州 510006）

本文以广州市断层破碎带为例，分析总结前人对断层破碎带的分类，从工程建设角度出发，综合考虑断层破碎带的规模及其活动性，提出新的断层破碎带分类.采用层次分析（AHP）法，建立多层次目标体系，从而确定不同类型断层破碎带的影响度因子，进而界定断裂破碎带周边不同安全等级区域的边界距离.为城市规划、建设和防灾减灾提供科学依据.

断层破碎带；层次分析法；相对重要性权重；各级影响区域

随着城市建设步伐的加快以及对断层危害性的认识加深，断层在城市建设过程中的影响已引起高度重视.过去的工程建设通常可以通过工程地质选址来回避断层破碎带.现在随着城市人口密度的增加、城市用地日趋紧张，工程建设必然不同程度的临近甚至跨越断层.断层引起的地质灾害除了自身造成的破坏以外，还会因建筑和基础设施工程损坏造成次生灾害，而这往往比其直接造成的损失更为严重.界定断层的影响范围，及其对工程建设的影响程度，对城市规划、建设和防灾减灾具有重要意义.

1 结合工程建设实际提出新的断裂分类方式

断裂的分类方法繁多，涉及到很多的因素问题，如地质背景、运动方式、力学机制和发现方式等因素.目前主要有以下几种分类方式.

断层由岩体内部产生的压应力、张应力或扭应力 (剪应力)作用形成的，因此，按力学性质可将断层分为如下几种：扭性断层、压扭性断层、压性断层、张性断层、直立断层.

在断裂探查中，对于一般断层采用实地踏勘通过地表露头推测的方法探查断层破碎带，对于隐伏断层国内外都是以人工地震方法为最主要手段，通过人工地震的反射波与入射波的波形图变化来解译出隐伏断层的所在，所以按照发现方式不同分为：物探/钻探推测隐伏断裂、推测隐伏断裂、实测正断层、推测正断层、实测逆断层、推测逆断层、平移断层、实测性质不明断层、推测性质不明断层.

根据地质地貌和构造特点，从断裂破碎带遥感影像强度、条带宽窄、延伸距离、构造规模等因素来分类可将断裂规模分为三级：一级断裂、二级断裂跟三级断裂.这种分类方式综合了不同规模以及不同发现方式的断层对工程建设的影响程度，比较全面的考虑了断层的影响，该分类方式在考虑断层对工程建设的影响时是比较详尽的一种分类方式.

2 采用AHP法断层确定各级影响范围

在工程建设过程当中，我们对断层破碎带的处理一般是采用避让法，即避开断层破碎带的影响区域.但有些工程由于实际情况限制无法避让，这种情况一般采用地基处理方法来解决.基于以上原因，工程建设前如果能确定建设区域受断层破碎带的影响多大，则能在工程建设初期选择合理的避让距离或者选择合理的地基处理方法.笔者以广州市为例采用层次分析法（AHP）对断层不同安全等级影响区域范围进行界定.据层次分析法，建立多层次目标体系，将问题条理化.然后进行排序计算，为了将比较判断定量化，层次分析法引入1—9比率标度方法，并形成判断矩阵，然后计算判断矩阵的最大特征根及其对应的特征向量，计算出某一层元素相对于上一层次某一个元素的相对重要性权值.在计算出某一层次相对于上一层次各个因素的单排序权值后，用上一层次因素本身的权值加权综合，即可计算出某层因素相对于上一层整个层次的相对重要性权值，即层次总排序权值.

3 判断矩阵的一致性检验

据检验判断矩阵一致性合理之后层次分析法有:元素Ci的相对重要性权重依下式计算：

4 以广州市断层破碎带为例计算相对重要性权值

4.1 构造判断矩阵与一致性检验

5 广州市断层破碎带各级影响范围确定

断层破碎带对工程建设的影响与离断层的距离有关，所以按照与断层的距离远近将断层的影响区域划分为四级，即影响剧烈区、影响较剧烈区、影响中等区与影响较小区.断层影响区以外的区域为安全区，要对各种不同类型的断层影响区进行等级划分，必需先确定其中一种类型断层的各个影响区的范围.然后以该断层的各级影响范围作为标准，并假设各类断层的各级影响区域按照影响度因素比例呈线性变化规律.

假设已知X 1断层相对重要性权重为β1，及其各级影响区域(单位：m)

(影响剧烈区；影响较剧烈区；影响中等区；影响较小区；无影响区)=(0-a；a-b；b-c；c-d；大于d)

若X 2断层相对重要性权重为β2，则X 2断裂各级影响区域边界距离D 2为：

D2=t×D 1

其中:D 1、D 2分别为X 1、X 2断层各级影响区边界距离；t=β2/β1；β1、β2为X 1、X 2断层相对重要性权重；

通过以上计算即可以得出X 2断裂各级影响区域的范围为（单位m）：

X2断裂各级影响区范围=(0-at；at-BT；BT-c t；ct-dt；大于dt)

基于广州市断层破碎带的基本情况、翻阅大量工程实践资料.可以确定一级实测断裂的各级影响区域的范围为（单位m）：

(影响剧烈区；影响较剧烈区；影响中等区；影响较小区；无影响区)=（0-50；50-100；100-500；500-2000；大于2000)

依据上法，则各断层破碎带各级影响区范围如表1：

6 总结

表1 广州市各类断层破碎带各级影响区域范围

文章结合广州市工程建设实际情况综合原有的断层各种分类标准，提出新的断层分类方式.然后建立多层次目标体系采用层次分析法（AHP）对广州断层不同安全等级影响区域范围进行界定，并得出广州市各类断层破碎带不同安全等级影响区域范围，对实际工程建设与城市规划具有重要的意义.

但是该方法确定断层的影响范围也存在一定的不足之处，比如：判断矩阵的构造受判断人的主观因素影响比较大，在指标的两两比较的过程当中要求研究人员有丰富的工程经验与实际数据的支撑.在确定断层各级影响范围的过程中，标准断层缓冲距离的确定也受人为因素影响较大，这时就要求研究人员有较好的学科素养，并翻阅大量的工程资料以及结合当地断层的活动历史来判定.

TU42

A

1673-260X（2010）03-0130-02

该论文研究受导师项目基金支持，项目为：广州市城市地质调查项目（一）：项目编号：PSP-GD-0206132-1；工作编号：121201051116-3